摘要(yào):文章介紹了(le)用于注聚剖(pōu)面測井的外(wai)流式電磁流(liu)量計 磁場解(jiě)析式的推導(dao)和磁場仿真(zhen)研究結果。在(zai)長筒🔱電💔磁🥰流(liu)😄量計的假設(shè)下,從磁偶極(jí)子的磁場理(lǐ)論出發,創新(xin)性🔴地推導出(chu)外流式電磁(cí)流量計的磁(ci)場解析式。在(zai)磁場解析式(shi)的基礎上,利(li)用MATLAB的數值分(fen)析方法對外(wai)流式電磁流(liú)量計和油管(guǎn)所構成的環(huán)形空間中磁(ci)場的分布情(qing)況進行仿真(zhen)研究。研究結(jié)果表♌明,在環(huán)形空間中磁(ci)場呈規律性(xìng)的對稱分布(bù)♉,四個👉磁極附(fu)近🔞磁場強度(du)的值相對較(jiào)大,其它位置(zhi)磁場強度的(de)值相對較弱(ruo)。
0引言
　　伴随着(zhe)大慶油田三(san)次采油技術(shu)的不斷發展(zhan),注聚合物驅(qū)油技術在提(tí)高原油采收(shōu)率方面的作(zuò)用日益突出(chū)，常規的注人(rén)剖面監測技(ji)術已經不能(néng)滿足注聚剖(pōu)🚶‍♀️面動态監測(ce)的🌂實際要求(qiu)。外流✉️式電磁(cí)流量㊙️計在清(qing)水中和以高(gao)粘度的聚✏️合(he)物溶液爲介(jie)質的流體中(zhong)都具有良好(hao)的響應規律(lǜ),因此外流式(shi)電磁流量計(ji)在大慶‼️油田(tián)廣泛應用于(yu)聚合物驅注(zhù)人井的注人(ren)剖🌈面測井和(hé)分層流量調(diào)配。以往對電(dian)磁量計👈在清(qīng)水和聚合物(wù)溶液中進行(háng)了大♈量的實(shi)驗研究[1],理論(lùn)研究開展的(de)較少。文中詳(xiáng)細推導了外(wài)流式電磁流(liú)量計的磁♌場(chang)解析式，在此(cǐ)基礎上應用(yong)MATLAB軟件對外流(liú)式電👈磁流量(liàng)計的磁🎯場分(fen)布進行仿真(zhen)研究。研究工(gong)作對于外流(liú)式電磁流量(liang)計的應用以(yi)及提🌍高油田(tian)注聚開發效(xiao)果具有重要(yao)意義。
1外流式(shì)電磁流量計(ji)磁場的解析(xi)式推導
　　外流(liu)式電磁流量(liàng)計的磁場由(yóu)四個線圈構(gou)成,對于實際(jì)的線圈結構(gòu)計算磁感應(yīng)強度B的解析(xī)式是困難的(de)。在長簡電磁(cí)流量計(2]的假(jia)設下,可以合(he)理地将産生(sheng)交變磁場的(de)四個線圈等(děng)效爲圖1所示(shì)的四個⭐磁偶(ǒu)極子🧑🏾‍🤝‍🧑🏼,位于垂(chuí)直于傳感器(qi)軸向的平☎️面(miàn)上。根據柱對(dui)稱的假㊙️設,四(si)個磁偶💁極子(zi)的磁感應強(qiáng)度分布可以(yǐ)認爲是🈲在垂(chui)直于軸向的(de)平面上的分(fen)布。
 
　　在柱坐标(biao)系下求解四(si)個磁偶極子(zǐ)在平面上的(de)矢♈量✍️磁位✂️A的(de)🥵分布。在該平(píng)面上,任意一(yi)點的矢量磁(cí)位應該👄爲四(sì)個磁偶極子(zi)産生的矢量(liàng)磁位疊加，即(jí)
A=A1+A2+Ag+A4(1)
任意一點的(de)磁感應強度(du)B由下式求得(dé):
B=▽xA(2)
　　如圖1所示,四(si)個磁偶極子(zǐ)Pm1,Pm2,Pm3，Pm4的位置在極(jí)坐标下分别(bie)表示爲:。四個(ge)磁偶極子的(de)極矩數值相(xiàng)等,其值爲4Pm=μIS,μ爲(wei)線圈的磁導(dǎo)率,I爲🙇‍♀️電流強(qiang)度,s爲線圈回(hui)路的面積。Pm1和(he)Pm3指向徑♉向,Pm2和(he)Pm4指向與徑👅向(xiàng)相反。
　　磁偶極(ji)矩Pm1在空間任(ren)意位置産生(shēng)的矢量磁位(wei)[4]A爲:
 
　　把式(4)、(5).(6).(7)帶人(ren)式(1)可以得到(dào)矢量磁位A的(de)表達式:
 
　　由式(shì)(13)可知:矢量磁(ci)位A沿柱坐标(biao)系的Z方向,是(shì)變量r,θ的函數(shù)。磁感應強度(dù)B由式(14)求得。
 
　　把(ba)式(14)進一步化(huà)簡求得磁感(gǎn)應強度B的表(biao)達式,式(15)即爲(wei)外流式電磁(ci)流量計的磁(ci)場解析式。
2外(wài)流式電磁流(liu)量計磁場分(fèn)布的仿真
　　MATLAB數(shù)值分析方法(fǎ)進行仿真研(yan)究的優點.是(shi):通過對公🔞式(shi)進行🚶數學編(biān)程處理,可以(yi)把解析式中(zhōng)各變量間的(de)關系用圖形(xíng)進行形象直(zhi)觀的表現。
 
　　利(li)用MATLAB數值分析(xi)方法對式(15)進(jìn)行編程求解(jiě),得到了圖👄2磁(cí)場矢量分布(bu)圖和圖3磁場(chang)等值線分布(bu)圖。圖2中箭頭(tóu)的指向代表(biǎo)🌈了磁感應強(qiang)度即磁場的(de)方向,它是由(yóu)式(15)中⚽沿e,方向(xiàng)(半徑方👈向)和(hé)沿eo方向(垂直(zhí)于半徑方㊙️向(xiàng))的礅感應強(qiang)度共同作用(yong)的結.果。由圖(tú)❄️2可以直觀看(kàn)出在外流式(shì)電磁流量計(jì)和油管構成(cheng)的環形空間(jiān)中磁場呈規(gui)律性的對稱(cheng)分布。圖3中:色(se)标顔🔞色從紅(hong)色變爲藍色(se)表🥰示磁場☔強(qiáng)度由強逐漸(jiàn)變弱。由圖3可(ke)以直觀看出(chū)在外🐆流式電(dian)磁流量計和(he)油管構成的(de)環形空🍉間中(zhong)磁場呈規律(lǜ)性的對稱分(fèn)布;在四個磁(ci)極附近的磁(cí)場🛀🏻強度的值(zhi)很大,沿着徑(jìng)向迅速衰減(jiǎn)。.由圖2和圖3可(ke)以知道:在環(huan)形空間中,磁(cí)場呈規律性(xìng)的對稱分布(bù),四個磁極附(fu)近磁場強度(dù)的值相對較(jiao)大,其它位置(zhì)磁場強度的(de)值相對較弱(ruò)。
 
 
3結論
(1)本文從(cong)磁偶極子的(de)磁場理論出(chu)發，創新性地(di)推導出了外(wai)🌈流式電磁流(liu)量計的磁場(chǎng)解析式,爲進(jìn)一步☔開展🔴外(wai)流式電磁流(liú)量計的研究(jiu)奠定了理論(lun)基礎。
(2)通過磁(ci)場仿真,直觀(guān)形象的給出(chu)了外流式電(dian)磁流量計和(he)油管所構成(chéng)的環形空間(jiān)中的磁場分(fen)布。在環形空(kong)間中磁場呈(cheng)✨規律性的對(dui)稱分布，四個(ge)磁極附近磁(ci)場強度的值(zhí)相對較大,其(qi)它位♌置磁場(chang)強度的值相(xiàng)對較弱。

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